کنترل آبشستگی موضعی پایه استوانه ای پل با تسلیح خاک اطراف پایه به کمک ژئوتکستایل

آب شستگی پدیده ای طبیعی است که در نتیجه فرسایش بستر و کناره های رودخانه های آبرفتی توسط جریان آب رخ می دهد. این پدیده در اثر تأثیر متقابل هندسه آبراهه، بستر و مشخصات جریان در اطراف پایه به صورت موضعی ایجاد می شود. در واقع با برخورد جریان به پایه های پل حفره هائی دراطراف پایه تشکیل وسامانه های گردابی پیچیده ای به وجود می آیدکه عملکردآن ها باعث حفرگودالی دراطراف پایه ها شده که حفره آب شستگی نامیده می شود. توسعه این گودال در اطراف پایه ها باعث خالی شدن زیر پی ها و در نتیجه خرابی آن ها و خرابی پل می شود. پیش بینی عمق و وضعیت نهایی حفره آب شستگی از مهم ترین موارد طراحی هیدرولیکی پل ها می باشد. برای جلوگیری و کاهش آب شستگی در پایه ی پل ها دو روش اساسی، ارائه شده است. اول روش مستقیم که در آن مقاومت بستر در مقابل تنش های وارده افزایش می یابد و دیگری روش غیر مستقیم که در آن با تغییر الگوی جریان در اطراف پایه از تأثیر نیرو های مخرب کاسته می شود. ژئوتکستایل که از الیاف پلی پروپیلن و پلی استر تولید می شود گروه بزرگی از محصولات ژئوسنتتیک را تشکیل داده و و از نظر ساختار تجاری در دو دسته بافته شده و نبافته در بازار موجود است و می تواند به منظور تقویت بستر رودخانه در مجاورت پایه پل ها و کنترل آب شستگی اطراف آن ها استفاده گردد و کارکردی شبیه سنگ چین و طوقه را به طور همزمان ایفا نماید. بر این اساس، این تحقیق با هدف تعیین کارآئی پوشش ژئوتکستایل در کنترل آب شستگی پایه پل ها و انتخاب بهترین ابعاد این پوشش (متناسب با ابعاد پایه) برای به حداقل رساندن پدیده آب شستگی انجام شده است. آزمایش های این تحقیق در فلوم آزمایشگاهی مستقر در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهرکرد انجام شده است. این فلوم دارای مقطع مربع مستطیل به ابعاد 6/0 در 6/0 متر و طول 20 متر است. ابعاد صفحات تسلیح مورد استفاده(ژئوتکستایل ها) در آزمایش های این تحقیق شامل کاربرد صفحات بیضوی و دایره ای شکل، در اندازه های متفاوت به صورت نسبتی از قطر پایه بود که در شعاع های مختلف دور تا دور پایه استوانه ای را پوشش می داد و به همراه تیمار شاهد(بدون پوشش)، برای تعیین بهترین حالت پوشش بکار رفت. بررسی ها نشان داد که با بکار بردن ژئوتکستایل با پوشش مناسب علاوه بر تأخیر فرآیند آبشویی، محل آب شستگی به پایین دست منتقل شده و عمق آب شستگی کاهش می یابد. به عبارتی لایه ژئوتکستایل کارکردی دو جانبه در کاهش آب شستگی دارد یعنی هم بستر را در برابر جریان مقاوم می کند و هم الگوی جریان را تغییر می دهد. لایه ژئوتکستایل می تواند بهتر از سنگ چین در کاهش آب شستگی پایه پل عمل کند چرا که علاوه بر خواص سنگ چین، به علت کوچک بودن منافذ آن، تخریب غربالی نداشته و لایه همواره ثابت باقی می ماند. لذا با پوشش سنگ چین و ژئوتکستایل مشابه، آب شستگی در مجاورت لایه ژئوتکستایل کمتر است. همچنین بر اساس آزمایش های انجام شده الگوی نیم بیضی با پوشش نسبتا زیاد در پشت پایه با داشتن بیشترین تأثیر در کاهش آب شستگی به عنوان بهترین ابعاد پوشش پیشنهاد می شود.بررسی های انجام شده روی پروفیل های سرعت و تنش حول پایه ها نشان دهنده وجود گرداب های نعل اسبی و جریان روبه پایین در بالا دست و حضور گرداب های برخاستگی در پایین دست پایه می باشد که سبب بوجود آمدن نامنظمی های فراوانی در ساختار جریان می گردد.